CN109050789B - 一种智能胎架及智能胎架支撑船体的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能胎架及支撑船体的方法。本发明包括：机械式推杆装置和多孔式平板横向稳定装置，机械式推杆装置包括若干组胎柱及其附属的工作单元，工作单元包括单片机、推力杆和电机，单片机分别与第一电机和工作单元顶部的压力传感器相连，各机械式推杆装置之间独立工作，多孔式平板横向稳定装置包括上下布置的两层开孔钢板及由第二电机、传动齿轮和力传感器组成的推动装置。本发明可以根据不同的船体分段外形自动生成符合分段外形的胎架曲面，工作时通过将推杆升起以支撑分段，闲置时推杆自动收缩至地平面下方用以减少胎架的占地面积，提高船厂的场地使用效率，缩短船舶建造周期，节约人力、物力、财力。

Description

一种智能胎架及智能胎架支撑船体的方法

技术领域

本发明涉及船舶建造领域，尤其涉及一种智能胎架及智能胎架支撑船体的方法。

背景技术

目前我国造船能力大幅提高，但综合各大国有、民营和外资等船厂所用船舶建造设备的制作和操控仍需消耗大量的人力与物力。

目前我国各船厂普遍使用套筒式胎架，使用时需要人工设计和装配焊接，对于不同的分段需要制造不同的胎架，也需要人工校核胎架的型值是否符合分段型值，造成了人力和物力的极大浪费，延长了造船周期，给船厂带来不必要的间接经济损失。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种根据不同的船体自动生成符合分段外形曲面的智能胎架及智能胎架支撑船体的方法。本发明采用的技术手段如下：

一种智能胎架，包括：机械式推杆装置和多孔式平板横向稳定装置，

所述机械式推杆装置包括至少2行2列均匀排布的胎柱及各胎柱附属的工作单元，各机械式推杆装置之间独立工作，所述胎柱包括推力杆，所述工作单元包括第一单片机和与所述推力杆底端相连的第一电机，所述推力杆顶部还设有圆球滚珠和焊接于所述圆球滚珠上的附板，所述附板上设有压力传感器，所述第一单片机分别与所述第一电机和压力传感器相连；

所述多孔式平板横向稳定装置包括上下布置的两层开孔钢板及其推动装置，钢板的开孔位置与各胎柱的位置相匹配，上层钢板各开孔的下侧均焊接弧形板Ⅰ，下层钢板各开孔的上侧均焊接弧形板Ⅱ，所述弧形板Ⅰ与弧形板Ⅱ开口侧相对焊接且可以组合成完整的圆环，所述圆环的内径与所述胎柱的外径尺寸适配，以便保持所述胎柱的紧固，所述推动装置包括升降装置和置于下层钢板上的第二电机、设于所述第二电机传动轴上的传动齿轮、力传感器和第二单片机，所述所述第二单片机分别与所述第二电机和力传感器相连，上层钢板和下层钢板均开设与所述传动齿轮同渐近线形的半齿轮或齿牙，所述升降装置与所述机械式推杆装置结构相同但不具有其推力杆顶部的圆球滚珠和附板、压力传感器，升降装置的第二推力杆固接于下层钢板上。

进一步地，相邻胎柱的行间距相同，列间距相同，行间距与列间距相同或不同，可以根据实际情况进行调整。

进一步地，所述推力杆包括梯形丝杠和与其匹配的推力管，所述梯形丝杠底部连接梯形丝杠齿轮，所述梯形丝杠齿轮与电机的传动齿轮咬合。

进一步地，所述推力杆外部设有梯形丝杠壳体。

进一步地，所述力传感器设于传动齿轮或者传动轴上。

进一步地，所述开孔钢板的开孔为长圆形开孔，所述上层钢板上的开孔的长轴的端点焊接所述弧形板Ⅰ，所述下层钢板上的开孔的长轴的另一端点焊接所述弧形板Ⅱ。

进一步地，所述弧形板Ⅰ和弧形板Ⅱ的曲率与胎柱横截面曲率一致。

一种智能胎架的支撑船体方法，包括以下步骤：

S1、通过吊装设备将船体分段吊入智能胎架的上方；

S2、机械式推杆装置通电后自动向上升起，当推力杆上的附板与船体接触时，压力传感器检测到压力数值，当压力传感器检测到的压力数值超出预先设定好的临界数值时，压力传感器将信号传输至第一单片机，第一单片机接收到信号后会对该数值是否超出该工作单元预设临界值进行复核，复核完成后将自动控制电机停车，机械推杆停止上升，由于梯形丝杠本身所具有自锁功能，在电机停车后，推力杆仍会保持现有状态暨高度不变，承受着船体分段的重量；

S3、当船体底部的所有附板贴合船体后，所述多孔式平板横向稳定装置的升降装置启动，升起到指定位置后，第二电机启动，横向固定装置的上下钢板发生横向位移，力传感器检测到压力数值，第二单片机接收到压力信号控制第二电机停止转动，弧形板Ⅰ、弧形板Ⅱ与机械推杆单元紧密贴合，从而夹紧各机械推杆单元；

S4、撤离吊装设备，工人进行装焊作业。

进一步地，所述步骤S1前还设有如下步骤：

S0、在施工场地的预设位置挖掘与开孔钢板面积适配的凹槽，将智能胎架埋入所述凹槽中，将相关电元件通电。

进一步地，所述步骤S4后还设有如下步骤：

S5、工人装焊作业完成后，启用吊装设备将完成的船体分段调离，多孔式平板横向稳定装置解锁，回归到与地面凹槽平齐的位置，机械式推杆装置的第一单片机感应到压力传感器反馈的压力值为零的信号，自动收回，直到推力杆的顶端与地面凹槽平齐。

本发明具有如下优点：

1、通过机械式推杆装置，可以根据不同的船体分段外形自动生成符合分段外形的胎架曲面，通过推力杆上的圆球滚珠及焊接在其上的附板作为实际接触面，使得该装置可以根据分段曲面的形状自动对齐贴合；

2、机械式推杆系统由若干组胎柱及其工作单元构成，彼此间独立工作，互不干扰，规避了由于控制系统可能出现的算法错误或其它意外故障所导致的胎架系统整体不能工作或失误所带来的全局性影响；

3、由于船体分段重量的随机性，分段对胎柱施加的横向力不便测定或计算，与享有技术相比，为了保证本智能胎架系统工作时的安全性，采用钢板代替管材或板材更加可靠；

4、智能胎架系统铺设在地面以下，工作时通过机械传动将推杆升起以支撑分段，闲置时推杆自动收缩至地平面下方用以减少胎架的占地面积，可视为钢板平台，用于船体板的并板或焊接工作，不仅实现了多功能的特点，也提高船厂的场地使用效率，缩短船舶建造周期，节约人力、物力、财力。

基于上述理由本发明可在船舶建造领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明机械式推杆装置结构示意图。

图2为本发明多孔式平板横向稳定装置爆炸图。

图3为本发明组合了第二推动杆的多孔式平板横向稳定装置示意图。

图4为本发明机械推杆装置空间结构示意图。

图5为本发明多孔式平板横向稳定装置固定机械推杆装置示意图。

图6为本发明机械推杆装置顶部紧密贴合船体分段外表面示意图。

图7为本发明直观看到下层钢板及其上部组件的示意图。

图8为本发明胎架未工作时，与地平面平齐的示意图。

图9为本发明胎架未工作时剖面图，其中，横向固定装置嵌入地面。

图10为本发明胎架工作示意图中，将船体分段吊入智能胎架上方。

图11为本发明胎架工作示意图中，机械推杆装置上升。

图12为本发明胎架工作示意图中，所有附板完全贴合船体。

图13为本发明胎架工作示意图中，多孔式平板横向稳定装置上升。

图14为本发明多孔式平板横向稳定装置的第二推动杆示意图。

图中：1、第一单片机；2、第一电机；3、梯形丝杠；4、推力管；5、梯形丝杠壳体；6、圆球滚珠；7、附板；8、压力传感器；9、滚球轴承；10、单片机信号线；11、第一电机传动齿轮；12、梯形丝杠齿轮；13、上层钢板；14、下层钢板；15、弧形板Ⅰ；16、弧形板Ⅱ；17、第二单片机；18、第二电机；19、传动轴；20、传动齿轮；21、力传感器；22、第二推动杆。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种智能胎架，包括：如图1所示的机械式推杆装置和如图2所示的多孔式平板横向稳定装置，

所述机械式推杆装置包括至少2行2列均匀排布的胎柱及各胎柱附属的工作单元，各机械式推杆装置之间独立工作，所述胎柱包括推力杆，所述工作单元包括第一单片机1和与所述推力杆底端相连的第一电机2，如图4所示，如图6所示，所述推力杆顶部还设有圆球滚珠6和焊接于所述圆球滚珠6上的附板7，所述附板7上设有压力传感器8，所述第一单片机1分别通过单片机信号线10与所述第一电机2和压力传感器8相连；

如图5所示，所述多孔式平板横向稳定装置包括上下布置的两层开孔钢板及其推动装置，钢板的开孔位置与各胎柱的位置相匹配，上层钢板13各开孔的下侧均焊接弧形板Ⅰ15，下层钢板14各开孔的上侧均焊接弧形板Ⅱ16，所述弧形板Ⅰ15与弧形板Ⅱ16开口侧相对焊接且可以组合成完整的圆环，所述圆环的内径与所述胎柱的外径尺寸适配，以便保持所述胎柱的紧固，如图7所示，所述推动装置包括升降装置和置于下层钢板14上的第二电机18、设于所述第二电机18传动轴19上的传动齿轮20、力传感器21和第二单片机17，所述第二单片机17分别与所述第二电机18和力传感器21相连，上层钢板13和下层钢板14均开设与所述传动齿轮20同渐近线形的半齿轮或齿牙，如图3，图14所示，所述升降装置与所述机械式推杆装置结构相同但不具有其推力杆顶部的圆球滚珠6和附板7、压力传感器8，升降装置的第二推力杆22固接于下层钢板14上。

相邻胎柱的行间距相同，列间距相同，行间距与列间距相同或不同，可以根据实际情况进行调整。

所述推力杆包括梯形丝杠3和与其匹配的推力管4，所述梯形丝杠3底部连接梯形丝杠齿轮12，所述梯形丝杠齿轮12与第一电机的传动齿轮11咬合。

所述推力杆外部设有梯形丝杠壳体5，还设有防止梯形丝杠3与梯形丝杠壳体5磨损的滚球轴承9。

所述力传感器21设于传动齿轮20或者传动轴19上。

所述开孔钢板的开孔为长圆形开孔，所述上层钢板13上的开孔的长轴的端点焊接所述弧形板Ⅰ15，所述下层钢板14上的开孔的长轴的另一端点焊接所述弧形板Ⅱ16。

所述弧形板Ⅰ15和弧形板Ⅱ16的曲率与胎柱横截面曲率一致。

一种智能胎架支撑船体的方法，包括以下步骤：

S0、在施工场地的预设位置挖掘与开孔钢板面积适配的凹槽，将智能胎架埋入所述凹槽中，将相关电元件通电。

如图10所示，S1、通过吊装设备将船体分段吊入智能胎架的上方；

如图11所示，S2、机械式推杆装置通电后自动向上升起，当推力杆上的附板与船体接触时，压力传感器检测到压力数值，当压力传感器检测到的压力数值超出预先设定好的临界数值时，压力传感器将信号传输至第一单片机，第一单片机接收到信号后会对该数值是否超出该工作单元预设临界值进行复核，复核完成后将自动控制电机停车，如图12所示，机械推杆停止上升，由于梯形丝杠本身所具有自锁功能，在电机停车后，推力杆仍会保持现有状态暨高度不变，承受着船体分段的重量；

如图13所示，S3、当船体底部的所有附板贴合船体后，所述多孔式平板横向稳定装置的升降装置启动，升起到指定位置后，第二电机启动，横向固定装置的上下钢板发生横向位移，力传感器检测到压力数值，第二单片机接收到压力信号控制第二电机停止转动，弧形板Ⅰ、弧形板Ⅱ与机械推杆单元紧密贴合，从而夹紧各机械推杆单元；

S4、撤离吊装设备，工人进行装焊作业。

S5、工人装焊作业完成后，启用吊装设备将完成的船体分段调离，多孔式平板横向稳定装置解锁，回归到与地面凹槽平齐的位置，机械式推杆装置的第一单片机感应到压力传感器反馈的压力值为零的信号，自动收回，直到推力杆的顶端与地面凹槽平齐。

如图8、图9所示，非工作状态下将全部收缩至地面以下，充分利用船厂空间。因其外形特点，稳定装置的上层钢板上表面可视为钢板平台，亦可用于船体板的并板或焊接工作，不仅实现了多功能的特点，也节省了另行搭建钢板平台所浪费的人力、物力，提高了场地使用效率。另一方面，由于船体分段重量的随机性，分段对胎柱(工作单元)施加的横向力不便测定或计算，为了保证本智能胎架系统工作时的安全性，采用钢板代替管材或板材更加可靠。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种智能胎架，其特征在于，包括：机械式推杆装置和多孔式平板横向稳定装置，

所述机械式推杆装置包括至少2行2列均匀排布的胎柱及各胎柱附属的工作单元，相邻胎柱的行间距相同，列间距相同，行间距与列间距相同或不同，各机械式推杆装置之间独立工作，所述胎柱包括推力杆，所述推力杆包括梯形丝杠和与其匹配的推力管，所述梯形丝杠底部连接梯形丝杠齿轮，所述梯形丝杠齿轮与第一电机的传动齿轮咬合，所述工作单元包括第一单片机和与所述推力杆底端相连的第一电机，所述推力杆顶部还设有圆球滚珠和焊接于所述圆球滚珠上的附板，所述附板上设有压力传感器，所述第一单片机分别与所述第一电机和压力传感器相连；

所述多孔式平板横向稳定装置包括上下布置的两层开孔钢板及其推动装置，钢板的开孔位置与各胎柱的位置相匹配，上层钢板各开孔的下侧均焊接弧形板Ⅰ，下层钢板各开孔的上侧均焊接弧形板Ⅱ，所述弧形板Ⅰ与弧形板Ⅱ开口侧相对焊接且可以组合成完整的圆环，所述圆环的内径与所述胎柱的外径尺寸适配，以便保持所述胎柱的紧固，所述开孔钢板的开孔为长圆形开孔，所述上层钢板上的开孔的长轴的端点焊接所述弧形板Ⅰ，所述下层钢板上的开孔的长轴的另一端点焊接所述弧形板Ⅱ，所述推动装置包括升降装置和置于下层钢板上的第二电机、设于所述第二电机传动轴上的传动齿轮、力传感器和第二单片机，所述力传感器设于传动齿轮或者传动轴上，所述第二单片机分别与所述第二电机和力传感器相连，上层钢板和下层钢板均开设与所述传动齿轮同渐近线形的半齿轮或齿牙，所述升降装置与所述机械式推杆装置结构相同但不具有其推力杆顶部的圆球滚珠和附板、压力传感器，升降装置的第二推力杆固接于下层钢板上。

2.根据权利要求1所述的智能胎架，其特征在于，所述推力杆外部设有梯形丝杠壳体。

3.根据权利要求1所述的智能胎架，其特征在于，所述弧形板Ⅰ和弧形板Ⅱ的曲率与胎柱横截面曲率一致。

4.一种智能胎架支撑船体的方法，基于权利要求1-3中任意一项权利要求所述的智能胎架实现，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过吊装设备将船体分段吊入智能胎架的上方；

S2、机械式推杆装置通电后自动向上升起，当推力杆上的附板与船体接触时，压力传感器检测到压力数值，当压力传感器检测到的压力数值超出预先设定好的临界数值时，压力传感器将信号传输至第一单片机，第一单片机接收到信号后会对该数值是否超出该工作单元预设临界值进行复核，复核完成后将自动控制电机停车，机械推杆停止上升，由于梯形丝杠本身所具有自锁功能，在电机停车后，推力杆仍会保持现有状态暨高度不变，承受着船体分段的重量；

S3、当船体底部的所有附板贴合船体后，所述多孔式平板横向稳定装置的升降装置启动，升起到指定位置后，第二电机启动，横向固定装置的上下钢板发生横向位移，力传感器检测到压力数值，第二单片机接收到压力信号控制第二电机停止转动，弧形板Ⅰ、弧形板Ⅱ与机械推杆单元紧密贴合，从而夹紧各机械推杆单元；

S4、撤离吊装设备，工人进行装焊作业。

5.根据权利要求4所述的智能胎架支撑船体的方法，其特征在于，所述步骤S1前还设有如下步骤：

S0、在施工场地的预设位置挖掘与开孔钢板面积适配的凹槽，将智能胎架埋入所述凹槽中，将相关电元件通电。

6.根据权利要求5所述的智能胎架支撑船体的方法，其特征在于，所述步骤S4后还设有如下步骤：

S5、工人装焊作业完成后，启用吊装设备将完成的船体分段调离，多孔式平板横向稳定装置解锁，回归到与地面凹槽平齐的位置，机械式推杆装置的第一单片机感应到压力传感器反馈的压力值为零的信号，自动收回，直到推力杆的顶端与地面凹槽平齐。